基本内容
1、共享变量在线程间的可见性
2、synchronized实现可见性
3、volatile 实现可见性
1)指令重排序
2)as-if-serial
3)volatile 使用注意事项
4、volatile和synchronized的比较
1、可见性
一个线程对共享变量值的修改,能够及时地被其他线程看到。
共享变量:如果一个变量在多个线程的工作内存中都存在副本,那么这个变量就是这几个线程的共享变量。
Java内存模型(JMM):描述了Java程序中各种变量(共享变量)的访问规则,以及在JVM中将变量存储到内存和从内存中读取出变量这样的底层细节。
2、JMM 基本规则
1)所有的变量都存储在在主内存中。
2)每个线程都有自己独立的工作内存,里面保存该线程使用到的变量副本(主内存中该变量的一份拷贝)。
3)线程对共享变量的所有操作都必须在自己的工作内存中进行,不能直接从主内存中读写
4)不同线程之间无法直接访问其他线程工作内存中的变量,线程间变量值的传递需要通过主内存来完成。
3、共享变量实现可见性的原理
1)首先在自己线程Thread1里修改共享变量x=1
2)然后更新主内存的x=1
3)其次其他线程Thread2从主内存中读取x=1,更新自己线程的值,
这样连续性的操作,可以保证任何一个线程的独立内存中的共享变量都是最新的值!
4、Java层面实现可见性的方式
1)synchronized
2)volatile
3)concurrent 包
5、synchronized
1)线程解锁前,必须把共享变量的最新值刷新到主内存中
2)线程加锁时,将清空工作内存中共享变量的值,从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值。(注意:加锁与解锁需要同一把锁)
6、synchronized 修饰时,JVM操作的步骤
1)首先获得互斥锁
2)清空工作内存
3)从主内存拷贝变量的最新副本到工作内存
4)执行代码
5)将更改后的共享变量值刷新到主内存
6)释放互斥锁
7、重排序
代码书写的顺序与实际执行的顺序不同,指令重排序是编译器或处理器为了提高程序性能而做的优化!
1)编译器优化
2)指令优化
3)内存系统优化
最后的结果:有可能导致代码的执行的顺序与编写顺序不一致,但是可以提高CPU性能
8、as-if-serial
无论如何重排序,程序的运行结果都是保持一致的!
单线程中是不能会因为重排序带来内存可见性的问题。
多线程则会由于重排序带来共享变量不一致的问题。
9、导致共享变量在线程间不可见的原因
1)线程交叉执行。(原子性来保证)
2)重排序结合线程交叉执行。(原子性来保证)
3)共享变量未及时更新。(内存可见性来保证)
10、synchronized 修饰变量、修饰方法或代码块
1)拥有原子性
2)拥有内存可见性
3)重量级
所以他能够实现线程间执行操作的安全性!
11、volatile 修饰变量
1)不保证原子性
2)拥有可见性
3)轻量级
12、关于 i++
1)首先读取,从主内存中读取i的值更新到当前工作内存中
2)其次改变,对i进行加1
3)最后更新,从当前工作内存中的值刷新到主内存中去
所以,这不是一个原子操作,在这个操作过程中势必会导致线程间交互而导致值的混乱!解决方式就是保证 i++ 具有原子性
1)使用synchronized
2)使用Lock对象,concurrent 包中
Lock lock = new RentrantLock();
try{
lock.lock();
i++
}finally{
lock.unlock();
}
13、volatile 使用场合
1)对变量的写入操作不依赖其当前值,比如Boolean值,但是 i++ 或 i=i+5
2)该变量没有包含在其他变量的不变式中,比如: low < high (这里我也不是很清楚)
注意:共享变量都必须是private
final 也实现了内存可见性,因为他的值是不可修改的!
14、结论
对一个共享变量不仅仅要关心他的写,还关心他的读,二者都要加锁;
volatile是轻量级的,能使用,尽量使用!